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組換えの制御による葉緑体ゲノム安定性維持機構

研究課題

研究課題/領域番号 16K18588
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 遺伝・染色体動態
研究機関国立研究開発法人理化学研究所 (2018)
立教大学 (2016-2017)

研究代表者

小田原 真樹  国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 研究員 (40460034)

研究協力者 中村 建介  
大島 拓  
関根 靖彦  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード葉緑体 / ゲノム安定性 / 相同組換え / 反復配列 / 次世代シークエンシング / ヒメツリガネゴケ / 組換え / 散在性反復配列 / ミトコンドリア / RecA
研究成果の概要

組換え制御を基盤とする葉緑体ゲノム安定性維持機構の解析を行った。葉緑体DNA上に1 kb以上の長い相同配列を導入したが、非常に高頻度に相同配列間の組換えが起きてしまうことが明らかになった。ディープシークエンシングにより葉緑体における組換えを網羅的に同定した結果、RECA2やRECG変異体に蓄積されている組換え体には顕著な位置的かつ方向的偏りが見られ、相同配列の位置との相関は低かった。葉緑体における組換えの制御に関わる可能性のある遺伝子RECXを同定し、RECXの葉緑体局在とRECA2とのタンパク質間相互作用を見出した。しかし変異体や過剰発現体の形態や葉緑体ゲノムに異常は見いだせなかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究において、葉緑体ゲノムの不安定性をもたらす組換えに関して初めてゲノムスケールで解析を行い、ゲノムの構造との関係を明らかにすることができた。低頻度な組換えを核ゲノムあるいはバクテリアにおいてゲノムスケールで解析するのは技術的には難しく、本研究は組換えとゲノム安定性の関係を明らかにするためのモデルとなると考えられる。また、本研究で開発した次世代シークエンシングデータから組換えDNAを同定する情報学的手法は、オルガネラに限らず多くの生物のゲノム解析において有効であると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Stepwise evolution of supercomplex formation with photosystem I is required for stabilization of chloroplast NADH dehydrogenase-like complex: Lhca5-dependent supercomplex formation in Physcomitrella patens2018

    • 著者名/発表者名
      Kato Yoshinobu、Odahara Masaki、Fukao Yoichiro、Shikanai Toshiharu
    • 雑誌名

      The Plant Journal

      巻: 96 号: 5 ページ: 937-948

    • DOI

      10.1111/tpj.14080

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] RECX interacts with mitochondrial RECA to maintain mitochondrial genome stability2018

    • 著者名/発表者名
      Odahara, M. and Sekine, Y.
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 印刷中 号: 1 ページ: 300-310

    • DOI

      10.1104/pp.18.00218

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Holliday junction resolvases mediate chloroplast nucleoid segregation2017

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Y, Misumi O, Odahara M, Ishibashi K, Hirono M, Hidaka K, Endo M, Sugiyama H, Iwasaki H, Kuroiwa T, Shikanai T, Nishimura Y.
    • 雑誌名

      Science

      巻: 356 号: 6338 ページ: 631-634

    • DOI

      10.1126/science.aan0038

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] MSH1 maintains organelle genome stability and genetically interacts with RECA and RECG in the moss Physcomitrella patens.2017

    • 著者名/発表者名
      Odahara, M., Kishita, Y., Sekine, Y.
    • 雑誌名

      Plant Journal

      巻: 印刷中 号: 3 ページ: 455-465

    • DOI

      10.1111/tpj.13573

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] RECX Interacts with Mitochondrial RECA to Maintain Plant Mitochondrial Genome Stability2018

    • 著者名/発表者名
      小田原真樹、関根康彦
    • 学会等名
      Gordon Research Conference ‘Mitochondria and Chloroplasts’
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Maintenance of mitochondrial genome stability by RECX2017

    • 著者名/発表者名
      小田原真樹、関根靖彦
    • 学会等名
      International Congress of Plant Mitochondrial Biology 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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